150t轉(zhuǎn)爐支撐板的焊接

張廣英

1.概述

轉(zhuǎn)爐作為煉鋼的主體設(shè)備，其支撐板承受著整個(gè)爐體的負(fù)荷，所以對支撐板的焊接質(zhì)量要求十分嚴(yán)格。我廠已生產(chǎn)各種規(guī)格轉(zhuǎn)爐設(shè)備上百臺(tái)，在許多鋼廠平穩(wěn)安全的運(yùn)行，在轉(zhuǎn)爐的制作上有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，本文就我廠為某企業(yè)生產(chǎn)的150t轉(zhuǎn)爐支撐板的焊接介紹經(jīng)驗(yàn)。

2.焊接結(jié)構(gòu)

150t轉(zhuǎn)爐高度10 000mm，φ6 800mm，爐殼殼體厚度65mm，支撐法蘭與爐殼焊接為一體，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

支撐板由板厚180mm和130mm的鋼板拼焊而成，最初焊接時(shí)，多次出現(xiàn)裂紋等缺陷，后經(jīng)仔細(xì)分析和多次試驗(yàn)最終取得了理想的效果，支撐板的結(jié)構(gòu)和坡口形式如圖2、圖3所示。

3.材料的焊接性分析

轉(zhuǎn)爐支撐板材質(zhì)為Q345,抗拉強(qiáng)度為450～655MPa，伸長率為19%～21%，其碳當(dāng)量CE=0.535%，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：當(dāng)CE=0.4%～0.6%時(shí)，鋼材的淬硬傾向逐漸明顯，冷裂傾向嚴(yán)重。從材料本身考慮，冷裂紋是焊接Q345鋼板易出現(xiàn)的主要問題，淬硬組織是引起冷裂紋的決定性因素。焊接過程中能否形成氫致裂紋及敏感的淬硬組織是評定Q345鋼板焊接性的一個(gè)重要指標(biāo)，所以在制定焊接工藝時(shí)，應(yīng)充分考慮氫的因素，為防止出現(xiàn)冷裂紋，需采取預(yù)熱措施。

另外由于該構(gòu)件強(qiáng)度高、板厚，結(jié)構(gòu)剛性大，焊接時(shí)接頭拘束應(yīng)力也大,所以焊接存在的重要問題是熱影響區(qū)的冷裂和過熱區(qū)的脆化現(xiàn)象，為此焊前必須預(yù)熱。

圖1 支撐板與爐體的結(jié)構(gòu)

圖2 支撐板的結(jié)構(gòu)

圖3 坡口形式

4.焊接工藝制定

（1）確定預(yù)熱溫度 預(yù)熱是防止高強(qiáng)鋼焊接冷裂紋的一種有效措施，首先要確定出合理的預(yù)熱溫度。由seferain法得出預(yù)熱溫度≥240℃，我們確定的預(yù)熱溫度為250～300℃。用電加熱片加熱到預(yù)熱溫度后，用保溫棉覆蓋焊縫兩側(cè)保溫，再進(jìn)行焊接，保證焊接過程中的層間溫度，焊接完成后接著進(jìn)行后熱處理。

（2）焊前準(zhǔn)備 將加工好的工件按圖樣要求裝配好，并進(jìn)行定位焊固定，然后將焊縫兩側(cè)50mm范圍內(nèi)的水、鐵銹、油污及其他雜物清理干凈。焊前預(yù)熱，焊前用履帶式加熱器預(yù)熱到250～300℃，并把焊縫兩側(cè)其余部分用保溫棉包裹。為保證埋弧焊焊接質(zhì)量和容易引弧，將焊縫兩側(cè)點(diǎn)焊上焊接引弧板。

（3）焊接過程 預(yù)熱后應(yīng)立即施焊，連續(xù)焊接，保證層間溫度控制在200～300℃，并注意層間用風(fēng)鏟進(jìn)行敲擊及磨光機(jī)清理干凈。打底焊采用CO2氣體保護(hù)焊，I=220A，U=20V，焊絲為H08Mn2SiA，φ1.2mm，背面碳弧氣刨清根。

打底后用埋弧焊施焊，焊絲采用H08Mn2SiA，φ5mm，焊劑HJ431，填充時(shí)I=700～750A，U=34～36V，v=20～22m/h，蓋面時(shí)I=650～700A，U=32～34V，v=21～24m/h。為防止變形，正反面交替焊接，每焊接2～3遍，反面再焊，層間用風(fēng)鏟進(jìn)行敲擊，并隨時(shí)檢查變形情況，及時(shí)調(diào)整，直到焊接完成，接著進(jìn)行后熱處理。

為避免熱影響區(qū)韌性的惡化，不推薦采用大電流焊接，采用窄焊道多道焊，這樣不僅可以減少焊接變形，而且還可以使焊接熱影響區(qū)和焊縫金屬獲得較好的韌性。采用碳弧氣刨清根時(shí)，必須嚴(yán)格控制熱輸入，在碳弧氣刨以后要用磨光機(jī)打磨清理表面后方可繼續(xù)施焊。

（4）后熱處理 為改善焊接接頭的組織和性能，減小或消除焊接殘余應(yīng)力，促使擴(kuò)散氫逸出，防止產(chǎn)生冷裂紋，焊接完畢后應(yīng)立即進(jìn)行局部退火處理，并用石棉類物品保溫，為了方便操作，我們采用電加熱的方式進(jìn)行局部退火處理，退火溫度630℃，保溫4h后緩冷。

5.結(jié)語

焊后按照技術(shù)要求，經(jīng)過100%UT及MT檢測，焊縫完全合格。焊接熱影響區(qū)的韌性與母材基本相當(dāng)，獲得良好的力學(xué)性能，達(dá)到了產(chǎn)品的質(zhì)量要求。此轉(zhuǎn)爐至今已服役3年多，運(yùn)行質(zhì)量平穩(wěn)。